Хотя использовать синхронные шипы благодаря дискретным временным интервалам достаточно удобно, здесь все же есть некоторые проблемы.
Например, если процессор и память способны закончить передачу за 3,1 цикла, они вынуждены продлить ее до 4,0 циклов, поскольку неполные циклы запрещены.
Еще хуже то, что если однажды был выбран определенный цикл шины и в соответствии с ним разработала память и карты ввода-вывода, то и будущем трудно делать технологические усовершенствования.
Например, предположим, что через несколько лет после выпуска системы, изображенной на рис. 3.35, появилась новая память с временем доступа не 15, а 8 не. Это время позволяет избавиться от периода ожидания и увеличить скорость работы машины. А теперь представим, что появилась память с временем доступа 4 не. При утом улучшения производительности уже не будет, поскольку в данной разработке минимальное время чтения — 2 цикла.
Если синхронная шина соединяет ряд устройств, одни из которых работают быстро, а другие — медленно, шина подстраивается под самое медленное устройство, а более быстрые не могут использовать свой потенциал полностью.
По этой причине были разработаны асинхронные шины, то есть шины без задающего генератора (рис. 3,36). Здесь ничего не привязывается к генератору. Когда задающее устройство устанавливает адрес, сигнал MREQ, RD или любой другой требуемый сигнал, оно выдает специальный синхронизирующий сигнал MSYN (Master SYNchronization- мастер, ведущий). Когда подчиненное устройство получает этот сигнал, оно начинает выполнять свою работу настолько быстро, насколько это возможно.
 |
Когда работа заканчивается, подчиненное устройство пылает сигнал SSYN (Slave SYNchronization – раб, ведомый), который означает для задающего устройства, что данные доступны. Оно фиксирует их, а затем сбрасывает адресные линии вместе с сигналами MREQ, RD и MSYN.
Сброс сигнала MSYN означает для подчиненного устройства, что цикл закончен, поэтому устройство сбрасывает сигнал SSYN, и все возвращается к первоначальному состоянию, когда все сигналы сброшены.
Стрелочки на временных диаграммах асинхронных шин (а иногда и синхронных шин) показывают причину и следствие какого-либо действия (см. рис. 3.36).
Установка сигнала MSYN приводит к включению информационных линий, а также к установке сигнала SSYN.
Установка сигнала SSYN, в свою очередь, вызывает отключение адресных линий, а также линий MREQ, RD и MSYN.
Наконец, сброс сигнала MSYN вызывает сброс сигнала SSYN, и на этом процесс считывания заканчивается.
Набор таких взаимообусловленных сигналов называется полным квитированием. Здесь, в сущности, наблюдается 4 события:
2.Установка сигнала SSYN в ответ на сигнал MSYN.
3.Сброс сигнала MSYN в ответ на сигнал SSYN,
4,Сброс сигнала SSYN в ответ на сброс сигнала MSYN.
Важно, что взаимозависимость сигналов не является синхронной. Каждое событие вызывается предыдущим событием, а не импульсами генератора.
Если какая-то пара устройств (задающее и подчиненное) работает медленно, это никак не влияет на другую пару устройств, которая может работать гораздо быстрее.
Несмотря на очевидные преимущества асинхронной шины, большинство шин являются синхронными, поскольку синхронную систему построить проще, чем асинхронную. Кроме того, в разработку синхронных шин вложено очень много средств.
Дата добавления: 2015-07-24 ; просмотров: 1808 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Видео:Синхронные и асинхронные линии связиСкачать
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Видео:Левые и правые шины. Асимметричные и направленные. Разница?Скачать
Асинхронная шина
Асинхронная шина МС ( разработана в 1974 г. фирмой Computer Automation Inc. ЭВМ) состоит из адресной шины, шин данных, контроля пересылок, арбитража и ряда вспомогательных линий. Вместо перемычек и переключателей МС содержит специальные регистры POS ( Programmable Option Select), позволяющие конфигурировать систему при включении питания. [1]
Читайте также: Шина для заземления экранов контрольных кабелей
Преимущества асинхронной шины очевидны, но в действительности большинство шин являются синхронными. [2]
Альтернативным методом является применение асинхронной шины , по которой передача информации в ЦП происходит примерно следующим образом: центральный процессор подает на шину адрес устройства и потенциальный ( а не импульсный) сигнал на специальную линию ( будем называть ее ВВОД), который означает, что данные вводятся в ЦП. После того как ЦП получит этот сигнал, он считает данные с шины и снимет сигнал ВВОД. Когда интерфейс обнаружит, что на линии ВВОД действует НИЗКИЙ уровень, он очистит линии ДАННЫХ и линию ДАННЫЕ ГОТОВЫ. [3]
По этой причине были разработаны асинхронные шины , то есть шины без задающего генератора, как показано на рис. 3.35. Здесь ничего не привязывается к генератору. [4]
В качестве примера того, как работает асинхронная шина , рассмотрим временную диаграмму на рис. 3.34. В этом примере мы будем использовать задающий генератор на 40 МГц, который дает цикл шины в 25 не. Хотя может показаться, что шина работает медленно по сравнению с процессорами на 500 МГц и выше, не многие современные шины работают быстрее. Например, шина ISA ( она встроена во все персональные компьютеры с процессором Intel) работает с частотой 8 33 МГц, и даже популярная шина PCI — с частотой 33 МГц или 66 МГц. Причины такой низкой скорости современных шин были даны выше: такие технические проблемы, как перекос шины и требование совместимости. [5]
Основными преимуществами шины Futurebus является то, что она представляет собой высокопроизводительную асинхронную шину независимо от типа процессора и технологии. Шина Futurebus обладает более высокой пропускной способностью, чем другие 32-разрядные шины, благодаря применению более быстродействующих приемо-передатчиков, чем в шинах с ТТЛ-схемотехникой. [6]
Наиболее известным является интерфейс ввода-вывода Multibus, фирмы Intel ( табл. 3.6, рис. 3.4), представляющий тактируемую асинхронную шину . [7]
Предполагается, что помехоустойчивость синхронных шин выше, чем асинхронных, так как для инициирования синхронной пересылки служит один сигнал тактирования, а в процессе работы асинхронной шины выбросы могут быть восприняты несколькими линиями. Кроме того, линия сигнала тактирования экранируется за счет окружения ее развязанными линиями питания, отводящими выбросы помех на землю. [8]
В ЭВМ, которые используют для адресации к оперативной памяти ту же шину, что и для связи с внешними устройствами, применение асинхронного способа дает дополнительное преимущество, так как позволяет применять ЗУ, работающие с различными скоростями. Асинхронные шины используются в некоторых мини — ЭВМ, например в PDP-11, в то время как в микро — ЭВМ и в большинстве мини — ЭВМ применяются синхронные шины. Иногда в синхронных шинах имеется линия готовности, подавая на которую НИЗКИЙ уровень можно приостанавливать дальнейшую активность шины для того, чтобы завершить медленную операцию. [9]
Системное управление осуществляется с помощью сигнальных линий BERR, RESET и HALT. Типичными случаями, в которых — используется этот сигнал, являются зависание асинхронной шины , например при потере связи, незаконный доступ к памяти при внешнем управлении памятью, а также работа с устройством, которое не реагирует на сигналы во время последовательности обработки векторного прерывания. [10]
Затем подается стробирующий сигнал данных, с помощью которого подчиненное устройство информируется о том, что главное готово к получению данных. После этого подчиненное устройство принимает данные и придает линии подтверждения пересылки данных низкий уровень, чтобы сообщить ведущему устройству, что оно готово к посылке данных. Теперь ведущее устройство фиксирует данные и освобождает линии адреса, адресного строба и строба данных. При передаче информации по асинхронным шинам скорость передачи не обязательно должна быть кратна частоте тактовых сигналов, как это имеет место при использовании синхронных шин. Кроме того, асинхронные шины допускают применение дешевых плат, на которых размещены устройства с большими временами ответа, совместно с платами, содержащими быстродействующие устройства. [12]
Читайте также: Шины зимние кумхо в белгороде
Шины можно разделить на две категории в зависимости от их синхронизации. Синхронная шина содержит линию, которая запускается кварцевым генератором. Сигнал на этой линии представляет собой меандр с частотой обычно от 5 до 100 МГц. Любое действие шины занимает целое число так называемых циклов шины. Асинхронная шина не содержит задающего генератора. Циклы шины могут быть любой требуемой длины и необязательно одинаковы по отношению ко всем парам устройств. Ниже мы рассмотрим каждый тип шины отдельно. [13]
Компоненты компьютерной системы соединяются шинами. Большинство выводов обычного центрального процессора ( хотя не все) запускают одну линию шины. Линии шины можно подразделить на адресные, информационные и линии управления. Синхронные шины запускаются задающим генератором. В асинхронных шинах для согласования работы задающего и подчиненного устройств используется система полного квитирования. [14]
Видео:Как устанавливать асимметричные шины?Скачать
Шины интерфейсов ввода-вывода
Группа линий, обеспечивающих соединение устройств между собой, называется шиной (Bus). Линии шины обычно подразделяются на несколько групп: данных (ШД), адреса (ША), управления (ШУ) и др.
Организация обмена различных устройств ЭВМ через интерфейс невозможна без некоторого набора правил, задающих поведение соединенных шиной устройств, а именно: последовательности помещения информации на шину, выдачи управляющих сигналов и т.п.- так называемого шинного протокола.
Наиболее сложной (в понимании функционирования) группой линий являются линии шины управления ШУ. Для задания типа текущей операции шины (типа шинного цикла) используется линия (сигнал) Зп/Чт (R/W#). Значение “лог 1” на этой линии, как правило, соответствует операции чтения, а значение “лог 0”- операции записи. Если шина допускает пересылку операндов разных размеров (байт, слово и т.д.), размер пересылаемых данных также указывается управляющими линиями.
При обмене данными по шине одно из устройств ЭВМ инициирует пересылку данных по шине и называется инициатором (хозяином- Host) шины. Обычно его роль выполняет процессор, но хозяином может быть любое другое устройство, взявшее на себя (захватившее) управление шиной. Устройство, к которому обращается хозяин шины, называется подчиненным или целевым.
Для задания момента выдачи данных на шину инициатор использует специальные сигналы ШУ. По виду задания момента выдачи данных шины подразделяются на синхронные и асинхронные.
Синхронные шины
В случае синхронных шин все устройства получают синхронизирующую информацию по общей линии, на которую подаются тактовые импульсы фиксированной частоты. Промежуток времени, в течение которого выполняется одна операция пересылки данных, называется длительностью цикла шины. В простейшем случае она равна одному периоду тактовой частоты шины.
Временные диаграммы шинного цикла “Вывод данных” синхронной шины приведены на рисунке 6.3.
Рисунок 6.3 – Временные диаграммы шинного цикла ”Вывод данных ”
Будем считать, что изменение тактового сигнала все подключенные к шине устройства замечают одновременно (точнее- практически одновременно). По нарастающему фронту тактового сигнала в момент времени t0 хозяин шины выставляет адрес устройства и передаваемые для него данные. Однако из-за задержки распространения сигналов в логических схемах инициатора и переходных процессов в линиях шины сигналы адреса и данных придут к установившимся значениям спустя некоторое время после t0.
Читайте также: Вес камер для шин
Для обозначения того, что инициатор выводит данные, он в момент времени t1 формирует сигнал записи Зп. Адресованное устройство к этому моменту времени должно сравнить адрес, передаваемый по ША, со своим внутренним (с адресом, назначенным устройству в системе) и быть готовым к транзакции (обмену). Ввод данных в регистр данных РД адресованного устройства осуществляется по нарастающему фронту тактовой частоты в момент времени t2.
Недостатком синхронной шины является то, что при подключении к ней нескольких устройств, скорость обмена будет определяться самым медленным из них. Кроме этого, инициатор не может определить, какое из адресуемых устройств ответило на запрос и ответило ли оно вообще, т.к. в синхронной шине отсутствуют ответные сигналы от адресованных устройств. В последнем случае инициатор обмена даже не обнаружит ошибку.
Асинхронные шины
В асинхронных шинах при пересылке данных используется механизм квитирования- подтверждение связи между инициатором обмена и подчиненным устройством. Механизм квитирования аналогичен порядку пересылки почтовых отправлений с уведомлением о вручении, при котором по получению отправления в адрес отправителя направляется уведомление о вручении (квитанция). В асинхронных шинах линия тактирования заменяется двумя управляющими линиями синхронизации: готовности хозяина (Master-ready) и готовности подчиненного устройства (Slave-ready). Первая принадлежит хозяину шины, который выставляет на ней сигнал готовности к транзакции, по второй отвечает подчиненное устройство.
Временные диаграммы сигналов асинхронной шины при вводе приведены на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 — Временные диаграммы шинного цикла “Ввод данных ” асинхронной шины
В момент времени t0 инициатор выдает, на линии шины адрес подчиненного устройства и информацию о типе пересылки (команду). В момент времени t1 он сообщает об этом всем подчиненным устройствам по линии Master-ready (инициатор готов). Все подключенные к шине устройства, при активации этой линии, декодируют адрес. Устройство, для которого предназначена команда, выполняет ее и информирует об этом хозяина сигналом квитирования Slave-ready (подчиненный готов), после чего хозяин может начинать новый шинный цикл.
Важнейшим преимуществом асинхронной шины является то, что квитирование избавляет от необходимости жесткой синхронизации скоростей работы инициатора и подчиненного устройства, что упрощает шину. Никакие задержки, связанные с распространением сигнала по шине и интерфейсным схемам, не отражаются на работе шины.
6.4 Контрольные вопросы
1. Дайте определение интерфейса.
2. Какие основные способы ввода-вывода применяются в ЭВМ?
3. Что такое программно- управляемый ввод- вывод и ввод- вывод в режиме ПДП?
4. Отличия синхронных и асинхронных УВВ? Достоинства и недостатки синхронного и асинхронного способов ввода- вывода.
5. Достоинства и недостатки ввода- вывода в режиме ПДП.
6. Перечислите последовательность действия устройств при выполнении процедуры ввода- вывода в режиме ПДП.
7. Перечислите характеристики интерфейсов ввода-вывода.
8. Назовите основной принцип организации синхронной шины.
9. Недостатки синхронной шины?
10. Назовите принципы организации асинхронной шины.
11. Недостатки асинхронной шины?
12. Какое назначение сигнала Master-ready?
7. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ С МАГИСТРАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
📽️ Видео
Асимметричные и направленные шиныСкачать
Когда пора менять шины? | Подробнее об износе автомобильных покрышекСкачать
Пора менять шины! 5 Признаков Износа Зимней РезиныСкачать
Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
Маркировка внедорожных шин: U/T, H/T, A/T, M/T – что это значитСкачать
2 ХИТРОСТИ КАК ПРОДАТЬ СТАРУЮ РЕЗИНУ ДОРОГО !Скачать
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ШИНЫ! КОНСТРУКЦИЯ РАДИАЛЬНОЙ ШИНЫ!Скачать
Как понять, когда протектор износился и шины пора менятьСкачать
ВСЕ МАРКИРОВКИ ШИН. БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙСкачать
ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать
Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать
Китайские шины без резиныСкачать
Хранение шин. 3 основных правила.Скачать
Отличие китайской шины от российскойСкачать
Год выпуска шин теперь не важенСкачать
Что такое фрикционная шина и почему она "липучка"Скачать
Сделайте так и колесо больше не будет спускать..Скачать
